氯离子侵蚀环境下钢筋混凝土梁的几何非线性分析
发布时间：2020-12-26 19:21
非线性分析理论是结构全过程分析的基础,同时,非线性理论也是广泛应用于大跨度、空间结构的重要应用基础。理论研究的不断深入和方法的日渐先进能够为后续提供强大而精确的分析设计能力,而分析的精度提高和分析内容的深入,又直接提高了复杂结构的设计质量和结构中复杂部位的分析质量。出于实际应用的需要,有必要对结构尤其空间结构中的非线性分析理论作系统讨论。在非线性过程分析中,迭代方式、计算方法及刚度矩阵都将对其产生重大影响。其中,刚度矩阵的精确性不仅影响计算结果的准确性,还影响临界点的收敛性。本文整理与推导了梁柱单元非线性分析理论,着重推导了考虑几何非线性的切线刚度矩阵,基于该理论编制了非线性分析程序,并采用若干典型算例对理论与程序的适用性和正确性进行了验证与评价。而后将纤维梁柱单元理论与元胞自动机（CA）有效结合,对腐蚀损伤后的钢筋混凝土梁进行了非线性分析与耐久性寿命评估。研究内容如下:（1）整理与推导了基于有限单元法的非线性平面梁柱单元分析理论。基于修正拉格朗日（UL）列式和最小势能原理,忽略剪切与扭转效应,通过定义平面梁单元的力与变形,确定形函数,分别推导了平面梁柱单元的弹性刚度矩阵和几何刚度矩阵...
【文章来源】：华东交通大学江西省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 概述
1.2 简介
1.2.1 梁的早期研究历史
1.2.2 梁的几何非线性研究历史及研究现状
1.2.3 梁的几何非线性分析存在的问题
1.3 本文主要研究内容
第二章 基于有限单元法的非线性平面梁柱单元分析理论
2.1 引言
2.2 有限元基本方程
2.2.1 修正的拉格朗日（U.L.）公式
2.2.2 增量形式的有限元方程
2.3 线弹性与几何非线性分析力学模型的建立
2.3.1 单元力与变形定义
2.3.2 位移插值函数
2.3.3 应变矩阵
2.3.4 弹性刚度矩阵
2.3.5 几何刚度矩阵
2.4 平面坐标转换
2.5 本章小结
第三章 基于有限单元法的非线性空间梁柱单元分析理论
3.1 线弹性与几何非线性分析力学模型的建立
3.1.1 单元力与变形定义
3.1.2 位移插值函数
3.1.3 应变矩阵
3.1.4 弹性刚度矩阵
3.1.5 几何刚度矩阵
3.2 空间坐标变换
3.3 本章小结
第四章 基于纤维模型的钢筋混凝土空间梁柱单元
4.1 引言
4.2 纤维模型
4.2.1 基本假定
4.2.2 分析模型
4.3 基于纤维模型的钢筋混凝土空间梁柱单元
4.3.1 位移插值函数的选取原则
4.3.2 构建单元刚度矩阵
4.4 本章小结
第五章 算例分析
5.1 引言
5.2 端部受集中弯矩作用的悬臂梁
5.3 William肘式框架
5.4 Lee’sFrame框架
5.5 门式刚架
5.6 本章小结
第六章 腐蚀损伤后钢筋混凝土梁非线性分析
6.1 引言
6.2 损伤模型
6.3 元胞自动机模拟钢筋混凝土梁的氯离子扩散过程
6.3.1 扩散方程
6.3.2 元胞自动机简介
6.3.3 腐蚀损伤过程模拟
6.4 钢筋混凝土连续梁非线性分析
6.4.1 修正的截面刚度矩阵
6.4.2 钢筋混凝土连续梁位移演化
6.4.3 截面弯矩-曲率变化
6.4.4 耐久性寿命评估
6.5 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
个人简历在读期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]大型风力机的几何非线性动态响应研究[J]. 曹九发,王同光,王枭. 振动与冲击. 2016(14)
[2]一种考虑温度影响的高效几何非线性梁—柱单元[J]. 李国强,王震. 同济大学学报(自然科学版). 2016(06)
[3]横纵激励下几何非线性复合材料层合梁的混沌同步[J]. 王龙飞,韩志军,闫晓鹏,路国运. 振动与冲击. 2016(09)
[4]基于本征方程求解复合材料梁几何非线性静力平衡[J]. 李园园,何欢,陈国平,刘庞轮. 振动与冲击. 2016(08)
[5]基于增量割线刚度的平面梁几何非线性分析[J]. 文颖,李特,孙明文,曾庆元. 华中科技大学学报(自然科学版). 2016(04)
[6]组合构件纤维模型的建模策略——单元划分和截面离散[J]. 陶慕轩,聂建国. 工程力学. 2016(02)
[7]功能梯度变曲率曲梁的几何非线性模型及其数值解[J]. 万泽青,李世荣. 固体力学学报. 2015(03)
[8]基于动力非线性有限元法的索-梁相关振动研究[J]. 王涛,沈锐利. 振动与冲击. 2015(05)
[9]高效双非线性平面梁单元算法研究[J]. 邓继华,谭平,周福霖. 应用力学学报. 2014(06)
[10]几何非线性空间梁的动力学建模与实验研究[J]. 徐圣,刘锦阳,余征跃. 振动与冲击. 2014(21)
博士论文
[1]钢结构非线性分析方法研究及其在软件中的实现[D]. 万金国.武汉大学 2010
[2]框架几何非线性分析的若干问题[D]. 张年文.浙江大学 2010
[3]基于有限单元柔度法的钢筋混凝土框架三维非弹性地震反应分析[D]. 陈滔.重庆大学 2003
[4]钢筋混凝土结构非线性有限元分析及有限单元构造方法的研究[D]. 黄吉峰.中国建筑科学研究院 2001
硕士论文
[1]混凝土结构耐久性元胞机有限元数值研究[D]. 袁素叶.华东交通大学 2017
[2]基于位移变形理论的空间梁模型分析与研究[D]. 周倩南.浙江大学 2015
[3]大跨径钢管混凝土拱桥几何非线性及徐变效应数值研究[D]. 潘泽宇.长沙理工大学 2014
[4]空间梁单元的理论研究及其在桥梁中的应用[D]. 李杰.长沙理工大学 2014
[5]碳纤维薄壁箱梁几何非线性特性试验研究[D]. 赵玉如.兰州交通大学 2013
[6]基于变形位移理论的空间梁柱非线性有限元分析模型研究[D]. 顾观东.浙江大学 2013
[7]空间杆系结构的弹塑性大位移分析[D]. 吴可伟.清华大学 2012
[8]曲线薄壁箱梁的几何非线性分析[D]. 费瑜.重庆交通大学 2012
[9]基于纤维模型的型钢混凝土梁柱单元理论[D]. 马银.西安建筑科技大学 2010
本文编号：2940320
【文章来源】：华东交通大学江西省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 概述
1.2 简介
1.2.1 梁的早期研究历史
1.2.2 梁的几何非线性研究历史及研究现状
1.2.3 梁的几何非线性分析存在的问题
1.3 本文主要研究内容
第二章 基于有限单元法的非线性平面梁柱单元分析理论
2.1 引言
2.2 有限元基本方程
2.2.1 修正的拉格朗日（U.L.）公式
2.2.2 增量形式的有限元方程
2.3 线弹性与几何非线性分析力学模型的建立
2.3.1 单元力与变形定义
2.3.2 位移插值函数
2.3.3 应变矩阵
2.3.4 弹性刚度矩阵
2.3.5 几何刚度矩阵
2.4 平面坐标转换
2.5 本章小结
第三章 基于有限单元法的非线性空间梁柱单元分析理论
3.1 线弹性与几何非线性分析力学模型的建立
3.1.1 单元力与变形定义
3.1.2 位移插值函数
3.1.3 应变矩阵
3.1.4 弹性刚度矩阵
3.1.5 几何刚度矩阵
3.2 空间坐标变换
3.3 本章小结
第四章 基于纤维模型的钢筋混凝土空间梁柱单元
4.1 引言
4.2 纤维模型
4.2.1 基本假定
4.2.2 分析模型
4.3 基于纤维模型的钢筋混凝土空间梁柱单元
4.3.1 位移插值函数的选取原则
4.3.2 构建单元刚度矩阵
4.4 本章小结
第五章 算例分析
5.1 引言
5.2 端部受集中弯矩作用的悬臂梁
5.3 William肘式框架
5.4 Lee’sFrame框架
5.5 门式刚架
5.6 本章小结
第六章 腐蚀损伤后钢筋混凝土梁非线性分析
6.1 引言
6.2 损伤模型
6.3 元胞自动机模拟钢筋混凝土梁的氯离子扩散过程
6.3.1 扩散方程
6.3.2 元胞自动机简介
6.3.3 腐蚀损伤过程模拟
6.4 钢筋混凝土连续梁非线性分析
6.4.1 修正的截面刚度矩阵
6.4.2 钢筋混凝土连续梁位移演化
6.4.3 截面弯矩-曲率变化
6.4.4 耐久性寿命评估
6.5 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
个人简历在读期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]大型风力机的几何非线性动态响应研究[J]. 曹九发,王同光,王枭. 振动与冲击. 2016(14)
[2]一种考虑温度影响的高效几何非线性梁—柱单元[J]. 李国强,王震. 同济大学学报(自然科学版). 2016(06)
[3]横纵激励下几何非线性复合材料层合梁的混沌同步[J]. 王龙飞,韩志军,闫晓鹏,路国运. 振动与冲击. 2016(09)
[4]基于本征方程求解复合材料梁几何非线性静力平衡[J]. 李园园,何欢,陈国平,刘庞轮. 振动与冲击. 2016(08)
[5]基于增量割线刚度的平面梁几何非线性分析[J]. 文颖,李特,孙明文,曾庆元. 华中科技大学学报(自然科学版). 2016(04)
[6]组合构件纤维模型的建模策略——单元划分和截面离散[J]. 陶慕轩,聂建国. 工程力学. 2016(02)
[7]功能梯度变曲率曲梁的几何非线性模型及其数值解[J]. 万泽青,李世荣. 固体力学学报. 2015(03)
[8]基于动力非线性有限元法的索-梁相关振动研究[J]. 王涛,沈锐利. 振动与冲击. 2015(05)
[9]高效双非线性平面梁单元算法研究[J]. 邓继华,谭平,周福霖. 应用力学学报. 2014(06)
[10]几何非线性空间梁的动力学建模与实验研究[J]. 徐圣,刘锦阳,余征跃. 振动与冲击. 2014(21)
博士论文
[1]钢结构非线性分析方法研究及其在软件中的实现[D]. 万金国.武汉大学 2010
[2]框架几何非线性分析的若干问题[D]. 张年文.浙江大学 2010
[3]基于有限单元柔度法的钢筋混凝土框架三维非弹性地震反应分析[D]. 陈滔.重庆大学 2003
[4]钢筋混凝土结构非线性有限元分析及有限单元构造方法的研究[D]. 黄吉峰.中国建筑科学研究院 2001
硕士论文
[1]混凝土结构耐久性元胞机有限元数值研究[D]. 袁素叶.华东交通大学 2017
[2]基于位移变形理论的空间梁模型分析与研究[D]. 周倩南.浙江大学 2015
[3]大跨径钢管混凝土拱桥几何非线性及徐变效应数值研究[D]. 潘泽宇.长沙理工大学 2014
[4]空间梁单元的理论研究及其在桥梁中的应用[D]. 李杰.长沙理工大学 2014
[5]碳纤维薄壁箱梁几何非线性特性试验研究[D]. 赵玉如.兰州交通大学 2013
[6]基于变形位移理论的空间梁柱非线性有限元分析模型研究[D]. 顾观东.浙江大学 2013
[7]空间杆系结构的弹塑性大位移分析[D]. 吴可伟.清华大学 2012
[8]曲线薄壁箱梁的几何非线性分析[D]. 费瑜.重庆交通大学 2012
[9]基于纤维模型的型钢混凝土梁柱单元理论[D]. 马银.西安建筑科技大学 2010
本文编号：2940320
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